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访问：5 时间：2019-11-13
原标题：4个钢结构连接设计中的常见问题，解释的太详细了！
本文共计约：1594字 | 阅读时间：3分钟
钢结构的连接设计一直以来就是钢结构设计中的一个难点，一方面钢结构连接都比较繁琐，细节较多；另外一方面涉及到一些前提假定。如果不清楚其中的一些“机关”，就很容易对结果产生质疑。由于篇幅有限，本文的内容只包括了梁柱连接和主次梁连接两种类型。
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常用设计法与精确设计法
在梁柱连接节点的设计中，经常会遇到窄翼缘、高截面的梁。对于这样的梁截面，由于梁翼缘过小，实际在梁柱连接处传递弯矩的，已经不止是梁翼缘了，而是翼缘和一部分腹板形成的一个上下镜像”T”型的截面。
T型截面的腹板部分高度，可由高钢规8.2.3条有效受弯区高度hm求得。但一般可以偏安全地将腹板全高作为受弯区高度（实际在腹板连接的设计时，也是将全高作为受弯区来验算螺栓受剪的），即梁端的弯矩分配可通过翼缘和腹板的惯性矩比值来进行。
一般将翼缘连接承担梁端所有弯矩，而腹板只承担梁端剪力的设计方法称为“常用设计法”；而梁端弯矩由腹板和翼缘连接共同承担的设计方法称为“精确设计法”。这两种设计方法可通过翼缘和全截面的塑性抵抗矩比值来确定
，当该比值γ小于0.7时，可认为翼缘较弱，弯矩需由一部分腹板传递，设计方法上也应偏安全选择精确设计法；而该值γ大于等于0.7时，则可认为翼缘连接有足够的能力传递所有弯矩，此时可采用常用设计法。但是0.7的界限也并非绝对，程序也提供了人为指定设计方法的选项，对于一些在0.7左右的梁，也可以根据实际情况，灵活选择设计方法，减少螺栓数量。
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梁梁拼接的极限承载力计算
梁梁拼接的设计也是很多人会经常问到的，而最多问到的，就是“为什么不能采用拼接处的梁内力”。这里可以理解设计人员希望减少螺栓数量的良苦用心，但是在节约钢材量的同时，也不能忘了最基本的设计假定：钢梁是刚度连续无缺陷的。如果按拼接处的实际内力去设计了连接，那么连接处的连接刚度就会小于构件的刚度了，也就相当于这个位置的梁出现了一个缺陷。相信这么解释，应该有很多人就能理解为什么要做等强设计了。
那么接下来的问题就是，梁梁拼接是否还要判断设计法？很遗憾，由于梁梁拼接的传力方式不同与梁柱连接，所以梁梁拼接始终采用的是精确设计法。当然也有例外，当梁翼缘也为螺栓连接时，腹板的弯矩可以打一个4折，而多出来的部分则是分给了翼缘。
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梁柱连接的极限承载力计算
抗震规范8.2.8条要求，连接的极限受弯承载力，必须要大于构件的塑性受弯承载力，同时规范也给出了验算公式。注意对比01抗震规范，对于Mu的说明已经由“翼缘的极限承载力”变更为“刚性连接的极限承载力”，也就是说，除了翼缘部分，还应加上腹板连接的极限承载力。对于规范的8.2.8条中，梁柱连接的极限承载力验算公式，很多人理解是这样的：
按照上面的推算，对于Q235钢材来说，他的强屈比达到了1.5，应该是自然满足了，那么为什么还存在很多Q235的钢梁连接不满足呢？让我们仔细阅读高钢规的8.2.4-3的公式可以发现，对于腹板连接，极限状态和翼缘连接并不相同，翼缘连接是拉断破坏，而腹板连接则是屈服退出工作，所以对圆管和箱型这样天然没有内加劲的截面，承载力则是进一步降低。
而且这里面要进一步说明的是，有些人理解的腹板的Wpe需要考虑的是扣除螺栓孔的净界面，实际对照公式，屈服面在连接板与柱壁板的交界面，和螺栓孔并没有任何关系。
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主次梁连接的偏心弯矩
在设计梁柱铰接连接时，程序对于螺栓群的受力，除了端部的剪力之外，还增加一个附加弯矩，由螺栓群中心的偏心导致，即M=V×e。但是这种设计方法用在主次梁铰接连接上时，却会遇到大麻烦，而这个麻烦则是由螺栓群本身的特性所造成的。螺栓群中，每个螺栓的承担的弯矩可以由下面公式计算得到。
从公式本身来看，可以发现两个特点：
1）最外排螺栓承受的剪力最大；
2）在恒定弯矩下，螺栓到中心的距离的平方和越小，承受的剪力就越大。
所以在主次梁连接中，由于次梁的截面都较小，所以即使偏心弯矩不大，最外排螺栓的剪力也会很大。当螺栓验算不满足时，需要增加螺栓列数，而这种调整又会引起螺栓群偏心的进一步增大，增大偏心弯矩。很多时候，这种调整会带来恶性循环，导致主次梁连接的螺栓数量多到惊人。
其实对于主次梁连接这样非主要的连接，完全可以做一些假定进行简化。在《钢结构》中建议“考虑到连接处有一定的约束作用，并非理想铰接，可将次梁反力R加大20%~30%”，程序在处理时也采用这种建议的简化方法，将梁端建立放大1.3倍来考虑偏心影响，设计得到的螺栓数量也很合理。